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100萬NM3/日(CO+ H2)氣化爐支架高層鋼結(jié)構(gòu)工程安裝工藝

作者：建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
時間：2009-12-22 20:26:20 [收藏]

    摘 要：本文介紹100萬M3/日（CO+H2）原料路線改造鋼結(jié)構(gòu)工程在施工過程中制定的高層鋼結(jié)構(gòu)的吊裝方案，及高空焊接及測量控制的技術(shù)措施
    關(guān)鍵詞：吊裝工藝 測量控制

    一、工程概況
    安徽臨泉化工股份有限公司100萬NM3/日（CO+H2）原料路線改造鋼結(jié)構(gòu)工程位于安徽省臨泉縣臨化路2號臨化公司廠區(qū)內(nèi)，由甘肅省石油化工設(shè)計院設(shè)計，安徽富煌鋼構(gòu)股份有限公司承建。
    本工程為鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土組合結(jié)構(gòu)的建筑，標高＋26.98m以下為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，標高＋26.98m～＋31.98m為鋼骨混凝土柱（箱型柱包鋼筋混凝土）框架結(jié)構(gòu)，標高＋31.98m～＋86m為全鋼框架（箱型柱、H型鋼梁）結(jié)構(gòu)；建筑物總高度約90米，結(jié)構(gòu)用鋼量約2200T，主結(jié)構(gòu)均為箱形構(gòu)件，箱形斷面為□700×700×28×28、□500×500×28×28。
    本工程主要材料鋼柱、鋼梁、鋼支撐采用GB/T700《碳素結(jié)構(gòu)鋼》的Q235C，次梁：采用Q235B，樓面鋼鋪板采用鋼格板。

    二、施工難點、重點分析
    1.施工難點及重點：
    最大高度達86米高的鋼框架構(gòu)件的吊裝是本工程施工難點，高空焊接和安裝測量控制是本工程施工重點。
    2.施工分析：
    2.1、選用C7050塔吊吊裝，高度90m，懸臂長度60m,滿足回轉(zhuǎn)半徑45m和高度86m時起吊要求。
    2.2、選擇直流焊機提高焊接速度和焊接質(zhì)量。
    2.3、進行焊接工藝試驗和工藝評定，確保工藝可靠。焊接前必須進行嚴格的工藝試驗和評定，只有在工藝評定報告符合規(guī)范要求后方可進行正式焊接，施工過程中邊焊接邊檢驗。
    2.4、采取結(jié)構(gòu)約束措施，減少焊接變形，在大截面構(gòu)件對接焊前將靠近焊接節(jié)點的鋼梁先安裝，使鋼梁與下側(cè)鋼柱形成比較完整的結(jié)構(gòu)體系，對焊接變形起約束作用，依此減少焊接變形。
    2.5、箱形柱空中焊接實施雙人對面旋轉(zhuǎn)焊，減少焊接變形，在大截面箱形柱對接焊時，將焊接習(xí)慣和焊接速度相似，焊接電流相似的兩名焊工配對實施對面旋轉(zhuǎn)焊接，盡量減少焊接變形。
    2.6、為指導(dǎo)工程施工，確保工程質(zhì)量，測量工作采取從整體到局部，高精度控制低精度的程序進行；另建立平面控制網(wǎng)，實施對整體工程安裝聯(lián)測。

    三、施工方法及技術(shù)措施
    C7050塔吊進場安裝應(yīng)按相關(guān)的標準進行安裝調(diào)試，并出具使用安全可靠性證明，并對塔吊的基礎(chǔ)的強度進行可靠性試驗。鋼構(gòu)件吊裝前編制詳細的施工方案及技術(shù)保證措施，具體施工流程如下：

    1.施工準備
    吊裝前必須對鋼柱的定位軸線、框架結(jié)構(gòu)軸線和標高，地腳螺栓直徑和伸出長度等進行檢查和辦理交接驗收，并對鋼柱的編號、外形尺寸、螺孔位置及直徑、連接板的方位等等，進行全面復(fù)核。確認符合設(shè)計圖紙要求后，劃出鋼柱上下兩端的安裝中心線和柱下端標高線。將吊索具、操作平臺、爬梯、溜繩以及防墜器等固定在鋼柱上。嚴格驗算塔吊覆蓋范圍內(nèi)的各起重點的吊裝重量，以確保每根立柱在塔吊起重范圍內(nèi)的正常起吊。
    2．柱、梁安裝及調(diào)整
    2.1鋼結(jié)構(gòu)的安裝順序
    本工程采用全方位對稱安裝方案，柱、梁安裝順序嚴格按照制定好的“安裝流水段的劃分及安裝順序”具體順序如下：

    2.2 安裝要點
    1）安裝順序應(yīng)根據(jù)事先編制的安裝順序圖表及流水段劃分原則進行安裝。
    2）在地面組拼的構(gòu)件，需設(shè)置胎架，易變形的構(gòu)件應(yīng)先進行加固。組裝后的尺寸經(jīng)檢驗無誤后，方可安裝。
    3）構(gòu)件的吊裝按下述方法設(shè)置
    a.因首節(jié)鋼柱是勁性柱，在起吊后將鋼柱固定在鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)之上的預(yù)埋螺栓上，用經(jīng)偉儀及水準儀將軸線，標高校正無誤后，應(yīng)立即采取臨時固定措施，采用鋼性支撐做四面固定，確保穩(wěn)定。土建單位方可進行二次灌漿、澆灌鋼柱周圍及31.98m標高混凝土梁。鋼柱中混凝土澆灌后，澆灌混凝土用孔及柱橫隔板中心預(yù)留孔需及時補強板封閉。

    b.待31.98m樓層混凝土梁及鋼柱混凝土達到強度，經(jīng)復(fù)測無誤經(jīng)建設(shè)單位及監(jiān)理通知后，根據(jù)計劃安排可吊裝31.98m平臺以下及以上鋼構(gòu)件。第二節(jié)鋼柱吊裝：
    利用柱兩端臨時固定耳板上開孔。此孔既是吊裝孔，又是捆纜風(fēng)孔（用于剛柱垂直度調(diào)整）。用自動卡環(huán)吊兩個吊耳起吊。如下圖所示：
    c.鋼構(gòu)件的組合件的吊點：因組合件形狀、尺寸不同，可計算中心確定吊點，采用兩點吊、三點吊、四點吊。凡不易計算者，可加倒鏈協(xié)助找中心，構(gòu)件平衡后起吊。
    4）鋼構(gòu)件的零件及附件應(yīng)隨構(gòu)件一起起吊。尺寸較大、重量較重的節(jié)點板，應(yīng)用鉸鏈固定在構(gòu)件上。鋼柱上的軟爬梯，大梁上的輕便走道，應(yīng)牢固固定在構(gòu)件上一起吊裝。調(diào)整柱子垂直度的風(fēng)繩或支撐夾板，應(yīng)在地面與柱子綁扎好，同時起吊。
    5）當(dāng)天安裝的構(gòu)件，應(yīng)形成空間穩(wěn)定體系，確保安裝質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全。
    6）安裝時，樓面上的施工載荷不得超過梁和樓板的承載力。
    7）每個流水段一節(jié)柱的全部鋼構(gòu)件安裝完畢并驗收合格后，方能進行下一流水段鋼結(jié)構(gòu)的安裝。
    2.3 安裝精度控制
    鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中，每節(jié)柱子的垂直度應(yīng)用兩臺經(jīng)緯儀校正，在相互垂直位置投點，設(shè)有固定支架固定在柱頂連接板上。豎向投遞網(wǎng)以±0.000(本工程相對應(yīng)測點設(shè)在26.98m標高平臺上注意搭設(shè)測點平臺)地處設(shè)點為基準向上投點。
    a.第一節(jié)柱子標高，由柱頂下控制標高線確定柱子支墊高度，以保證上部結(jié)構(gòu)的精度。將柱腳變形差值留在柱子底板與混凝土基礎(chǔ)的間隙中。(50mm調(diào)節(jié)空間)　　　
    b.采用相對標高法測定柱子的標高時，先抄出下節(jié)柱頂標高，并統(tǒng)計出相對標高值，根據(jù)此值與相應(yīng)的預(yù)檢柱長度值，進行綜合處理，以控制層間標高符合規(guī)范要求。同時要防止標高差的累計誤差不大于5mm。
    c.柱底位移值的控制。下節(jié)柱施焊后投點于柱頂，測得柱頂位移值，根據(jù)柱子垂直度綜合考慮下節(jié)柱底的位移值，即減小垂直偏差，又減小柱連接處錯位。
    d.本工程結(jié)構(gòu)主要是測控鋼柱垂直度及樓層面標高。影響鋼結(jié)構(gòu)垂直度的主要因素及措施是：
    a).鋼結(jié)構(gòu)加工制作的影響。因此必須用運全面質(zhì)量管理的手段嚴格把關(guān)，加強構(gòu)件驗收管理及預(yù)檢工作。
    b).著重解決控制網(wǎng)豎向投遞精度。如果塔式起重機運轉(zhuǎn)時建筑物擺動大，應(yīng)停止塔吊運轉(zhuǎn)或在夜間停工時投點。
    c).鋼梁施焊后，焊縫橫向變形對鋼柱垂直度影響較大。因此要采用合理的施焊工藝， 堅持預(yù)留控制，綜合處理。
    d).溫差大或風(fēng)大時應(yīng)停止測量。
    e).嚴格控制電梯井與邊柱的垂直度。安裝主梁時對相鄰柱垂直度監(jiān)測。
    e.鋼結(jié)構(gòu)柱安裝時，每節(jié)柱的定位軸線必須從地面的柱控制定位軸線直接引上，不得從下節(jié)柱的定位軸線上直接引出，以免造成柱位置和垂直度超差。
    3.焊接
    完成安裝流水區(qū)段內(nèi)的主要構(gòu)件的安裝、校正、固定（包括預(yù)留焊接收縮量）；確定構(gòu)件接頭的焊接順序，繪制構(gòu)件焊接順序圖；
    3.1焊接順序
    a.接頭的焊接順序，平面上應(yīng)從中部對稱地向四周擴展，豎向可采取有利于工序協(xié)調(diào)、方便施工、保證焊接質(zhì)量的順序。
    b.構(gòu)件的焊接順序圖應(yīng)根據(jù)接頭的焊接順序繪制，并應(yīng)列出順序編號，注明焊接工藝參數(shù)。多層梁焊接應(yīng)遵守先焊頂層梁、后焊底層梁，再焊次頂層梁、次層梁。
    c.一節(jié)柱的豎向焊接順序是：
    上層主梁-------下層主梁--------中層主梁
    d.上柱與下柱的焊接。
    1)柱與柱的焊接，應(yīng)由兩名焊工在相對兩面等溫、等速對稱施焊。加引弧板進行柱與柱接頭的焊接時的施焊方法如下：
    第一個兩對面施焊------ 切除引弧板 ------清理焊縫表面------ 第二個對面施焊------ 再換焊第一個兩對面------如此循環(huán)直到焊滿整個焊縫。
    2)不加引弧板焊接柱接頭時，一個焊工可焊兩面，也可以兩個焊工從左向右逆時針方向轉(zhuǎn)圈焊接。起焊在離柱棱50mm處，焊完一層后，以后施焊各層均在前一層起焊點相距30～50mm處起焊。每焊一遍后要認真清渣，焊到棱角處要放慢施焊速度，使柱棱角成為方角。焊縫最后一層為蓋面層，可以用直徑較小的焊條和電流施焊。
    3)梁和柱接頭的焊縫，必須在焊縫的兩端加引弧板，引弧板的長度為焊縫厚度的3倍，引弧板的厚度必須與焊縫的厚度相適應(yīng)，焊完后割去引弧板時，應(yīng)留5-10mm.。
    4)梁和柱接頭的焊縫，先焊工字鋼的下翼緣板，再焊工字鋼的上翼緣板。一根梁的兩個端頭先焊一個端頭，等其冷確到常溫后再焊另一個端頭。平面上從中部對稱地向四周發(fā)展，立面上有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，盡量減少焊接應(yīng)力，確保安裝及焊接質(zhì)量；
    e.箱形柱施焊順序見下圖：

    1)在A、B面由兩名焊工在兩側(cè)對稱等速焊至板厚的1/3；
    2)切去夾具 ；
    3)在C、D面由兩名焊工在兩側(cè)對稱等速焊至板厚的1/3；
    4)由兩名焊工分別承擔(dān)相鄰兩側(cè)兩面焊接，即一名焊工在一面焊完一層后，立即轉(zhuǎn)過900接著焊另一面，而另一面焊工在對稱側(cè)以相同的方式保持對稱同步焊接，直至完畢；
    5)兩層之間焊道接頭應(yīng)相互錯開，兩名焊工焊接的焊道接頭每層也應(yīng)錯開。
    3.2由于構(gòu)件制作和安裝均存在允許偏差，因此，當(dāng)柱和主梁安裝校正預(yù)留偏差后，構(gòu)件的焊縫不符合要求時，要進行以下處理：
    a.柱子間的焊縫間隙處理。當(dāng)用連接板固定上下柱時產(chǎn)生較大的間隙時，現(xiàn)場不得施工，須經(jīng)整改后，再按焊接工藝把焊縫焊接好。上柱和下柱連接板，要在焊肉達到母材厚度1/3時才允許割除。連接板的切割應(yīng)距離母材10-15mm，并要求均勻平整。
    b.柱頂標高采用相對標高控制法，找出本層最高、最低差值，確定安裝標高（與相對標高控制值相差5mm為宜）；在連接耳板上下留有15-20mm間隙，臨時固定上下連接板，利用起重機起落調(diào)節(jié)柱間隙，直至符合規(guī)定標高，以定位焊固定，擰緊高強度螺栓。為防止焊縫收縮及柱自重壓縮變形，標高偏差調(diào)整為+5mm為宜。
    c.鋼柱扭轉(zhuǎn)調(diào)整可在柱連接耳板的不同側(cè)面夾入0.5mm-1.0mm厚鋼墊板,擰緊高強度螺栓即可,鋼柱扭轉(zhuǎn)每次調(diào)整3mm.
    d.如遇柱垂直度存在偏差時,施工現(xiàn)場不得進行下一步工序施工，須經(jīng)整改后達到規(guī)范要求，方可施工。
    4．焊縫質(zhì)量檢驗
    鋼結(jié)構(gòu)的焊縫質(zhì)量分三級，采用外觀檢查、無損檢驗、超聲波探傷等。
    3.4.1.梁與柱、支撐與柱、箱形柱水平加勁肋與柱、箱型柱的翼緣板和腹板以及梁與梁翼緣的連接剖口焊，拼接焊縫為一級；
    3.4.2.梁柱加勁肋等節(jié)點的各種剖口焊縫、主次梁的角焊縫連接為二級，焊接梁的翼緣和腹板焊縫的質(zhì)量等級為二級，鋼樓梯、欄桿等其余次構(gòu)件的連接為三級。

    四、結(jié)束語
    本工程在施工過程中,嚴格按照方案施工,建立全面的質(zhì)量保證體系，制定了完善的質(zhì)量管理制度、明確質(zhì)量管理責(zé)任，并實施過程加強質(zhì)量控制和檢驗工作, 從而全面保證了整個工程順利完工。尤其是在高層鋼結(jié)構(gòu)的吊裝過程中，提出了對吊裝順序、空中焊接及測量控制的技術(shù)方案，解決了高層鋼結(jié)構(gòu)工程安裝的難題，為高層鋼結(jié)構(gòu)的安裝進一步奠定了基礎(chǔ)。


    參考文獻：
    1、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量施工驗收規(guī)范》GB50205-2001）
    2、《建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程》（JGJ81－2002）
    3、《鋼焊縫手工超聲波探傷方法和探傷結(jié)果分級》(GB11345－89)
    4、《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-98）
    5、《建筑鋼結(jié)構(gòu)施工手冊》北京：中國計劃出版社，2002
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